Marine Electrical Knowledge.pdf

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Antwerp Maritime Academy
Navale Engineering
Marine Electrical Knowledge
Author:
Willem
Maes
February 5, 2014
Contents
1
Electrical Distribution.
1.1 Power Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2
Grounding systems in shipboard electrical networks.
1.3
Electrical faults
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Earth fault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Open circuit fault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3
Significance of Earth Faults
. . . . . . . . . . .
1.3.4
An Electric Power System’s Reliability
. . . .
1.3.5 Sectioning of the distribution system and providing
multiple power sources . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.6 Emergency power systems . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.7 Sectioning of circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.8 Selectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.9 Overcurrent Selectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.10 Time lag selectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
A Ship’s Electrical System.
2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Generators . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Electric motors . . . . . . . . . . .
2.4 Starting devices . . . . . . . . . . .
2.4.1 Direct-on-line starters . . .
2.4.2 Reduced voltage starting . .
2.4.3 Primary resistance starting .
2.4.4 Autotransformer starters . .
2.4.5 Star-delta starters . . . . . .
2.4.6 High voltage choke starter .
2.4.7 Electronic softstarters . . .
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Auxilliary Electrical services.
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Lighting . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Incandescent lighting. . . . . .
3.2.2 Discharge Lamps . . . . . . .
3.2.3 Navigation and Signal Lights
3.2.4 Emergency Lighting . . . . .
3.3 Cathodic Protection For Ships. . . .
3.3.1 History. . . . . . . . . . . . .
3.3.2 A litle electrochemistry . . . .
3.3.3 What is cathodic protection. .
3.3.4 Cathodic protection in human
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4 High Voltage Safety.
4.1 introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Additional earth . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Approved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3 Authorised person (AP) . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4 Caution notice . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.5 Chief engineer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.6 Circuit main earth (CME) . . . . . . . . . . . . .
4.3.7 Competent person . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.8 Danger notice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.9 Dead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.10 Earthed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.11 High voltage (HV) . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.12 High voltage apparatus . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.13 Isolated . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.14 Key safe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.15 Limitation of acces (LoA) . . . . . . . . . . . . .
4.3.16 Live . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.17 Permit to work (PTW) . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.18 Safety lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.19 Sanction for test (SFT) . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.20 Designated person ashore (DPA) . . . . . . . . .
4.4 What is classed high voltage onboard a vessel . . . . . .
4.5 HV Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.1 HV Insulation Requirements . . . . . . . . . . . .
4.6 Major features of a HV system compared to a LV system
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Dangers when working on HV equipment . . . . . . . . .
4.7.1 Electric shock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7.2 Arc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7.3 Arc Blast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8 Safe Working Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.1 Seven steps that save lives . . . . . . . . . . . . .
4.8.2 Aim and Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.3 RISK ASSESMENT AND CONTROL . . . . . .
4.8.4 Use of Permits . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8.5 Lock out - Tag out . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.9 Electrical Permit Work System . . . . . . . . . . . . . .
4.10 Additional procedures to be implemented for HV systems
4.10.1 Sanction-to-test system . . . . . . . . . . . . . . .
4.10.2 Limitation of acces form . . . . . . . . . . . . . .
4.10.3 Earthing Down . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Classification and Certification
5.1 classification and certification for the equipment
5.2 Mechanical Standards . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 ISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2 DIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3 ANSI and ASME . . . . . . . . . . . . .
5.3 Electrical Standards . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 IEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 IEEE 45 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3 Other international electrical standards .
5.3.4 Marine Standards . . . . . . . . . . . . .
4.7
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List of Figures
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
3.4
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3.24
3.25
Insulated and earthed neutral systems. . . . . . . . . . . . . . 8
circuit faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
circuit faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
asynchronous motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
autotransformer starter main circuit . . . . . . . . . . . . . . . 15
Incandescent lamp. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tungsten-halogen lamp. . . . . . . . . . . . . . . .
Low pressure mercury fluorescent lamps. . . . . . .
A fluorescent lamps filament. . . . . . . . . . . . .
Ballast. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
The preheat starter. . . . . . . . . . . . . . . . . .
The preheat starter circuit. . . . . . . . . . . . . . .
Germicidal lamp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mercury-vapor lamp. . . . . . . . . . . . . . . . . .
HP mercury-vapor lamp and circuit. . . . . . . . .
SOX lamp and circuit. . . . . . . . . . . . . . . . .
SON lamp and circuit. . . . . . . . . . . . . . . . .
Ship’s navigation lights requirements. . . . . . . . .
Navigation Light Panel. . . . . . . . . . . . . . . .
Ship’s navigation lights arrangement. . . . . . . . .
Navigation lights circuit. . . . . . . . . . . . . . . .
Xmas tree. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Signal lights switchboard. . . . . . . . . . . . . . .
anodic reaction and cathodic reaction. . . . . . . .
No protection at all. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Propeller shafting may require bonding to the hull.
Sacrificial cathode system. . . . . . . . . . . . . . .
sacrificial anodes on a ship’s hull. . . . . . . . . . .
Impressed current system. . . . . . . . . . . . . . .
Ships anodes and impressed current control system.
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